\section{Einleitung}

\subsection{Worum geht es?}

Die Mutation von Zellen und deren krankhaftes Wachstum im menschlichen Körper stellt heutzutage eine der h\"aufigsten Todesursachen der modernen Gesellschaft dar. Diese Geschwüre können im gesamten menschlichen Körper auftreten.
Besonders schädlich sind sie im Gehirn, da das krankhafte Wuchern der Zellen die Funktion des Gehirns stark beeinträchtigen kann. 
Experten haben lange nach einer Möglichkeit gesucht, das Tumorwachstum zumindest etwas verlangsamen zu können.
Durch die Erforschung von harter elektromagnetischer Strahlung, eher unter den Bezeichnungen \g- oder Röntgenstrahlung\footnote{Die Unterscheidung von \g- und Röntgenstrahlung ist an sich gesehen nur eine theoretische und bezeichnet eher die unterschiedlichen Energien und auch Entstehungsarten, aber nicht unterschiedliche Teilchen. Physikalisch entsteht \g-Strahlung bei Zerfallsprozessen, während in der Medizin mit diesem Begriff auch die in Linearbeschleunigern erzeugte harte Röntgenstrahlung bezeichnet wird. Im weiteren Verlauf verwenden wir aufgrund des Themengebietes die medizinische Interpretation des Begriffes \g-Strahlung.} bekannt, konnte eine Methode entwickelt werden, die das mutierte Gewebe durch geplante Bestrahlung vernichtet.
Trivial gestaltet sich dieses Unterfangen indes nicht: Da ein \g-Teilchen nicht zwischen Gut und Böse unterscheiden kann, würde bei unkontrollierter Bestrahlung nicht nur Tumor- sondern auch gesundes Gewebe getötet werden.
Dieses "`Kontrollieren"' erfordert ein hohes Maß an Verständnis der physikalischen Vorgänge, Planung und Technologie um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Da man den Patienten nicht als Versuchsperson verwenden kann, muss vor der eigentlichen Bestrahlung klar sein, wie und welche Stellen bestrahlt werden m\"ussen.
Dies lässt sich nur mit Computersimulationen er\-rei\-chen, da hier beliebige Versuchskonfigurationen offen stehen und der Rechner einem bei den notwendigen Berechnungen behilflich ist.


\subsection{Strahlentherapie kurz erklärt}

\begin{figure}
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\includegraphics[width=0.8\textwidth]{prinzipiellerAufbau.png}
\caption[Der prinzipielle Aufbau einer Strahlungsbehandlung. \cite{Po05}]{Bei diesem Bestrahlungsaufbau befinden sich der Frequenzgenerator und die Elektronenkanone mit im drehbaren Arm. Die beiden Drehachsen (Arm und Tisch) erhöhen die Anzahl der Freiheitsgrade, um den Tumor aus verschiedenen Richtungen bestrahlen zu können. Diese Form ist kompakt, wird aber durch das Gewicht des Beschleunigers in seiner Energie begrenzt, weil dieser komplett mitgedreht werden muss \cite{Po05}.}
\label{fig:prinzipiellerAufbau}
\end{figure}

Der prinzipielle Aufbau einer Strahlentherapie zeigt sich in Abbildung \ref{fig:prinzipiellerAufbau} \cite{Po05}. Als Strah\-lungs\-quelle fungiert ein Linearbeschleuniger, der hochenergetische Elektronen auf eine Anode (meist aus Wolfram) schießt, wo sich auf Grund von Bremsstrahlung \g-Photonen bilden.
Die Richtung der erzeugten Strahlung ist zwar nicht streng fokussiert, aber dennoch gerichtet.
Um überhaupt eine Aussage über die Verteilung, Energie und Richtung der \g-Strahlung treffen zu können, ist es unerlässlich diese zu homogenisieren.
Dies geschieht durch einen oder mehrere Kollimatoren, welche die auftretende Strahlung oftmals auf eine Querschnittsfläche von 40\,cm$^{2}$ begrenzen.
Hinter dem Kollimator tritt dann im Idealfall ein in Energie und Richtung homogenes Strahlenfeld aus.
Dieses homogene \g-Strahlenfeld kann dann durch standardisierte oder speziell angefertigte Ausgleichsfilter (oft handelt es sich um keilförmige Strukturen) weiter verformt werden, bis es der vorher berechneten gewünschten Verteilung gerecht wird.
Diese bestimmt sich individuell durch die Kopfform oder auch Tumorlage und -form des Patienten.
Der genaue Aufbau eines medizinischen Linearbeschleunigers folgt dem gleichen Prinzip, nach dem auch große Beschleuniger gebaut werden.
Einzig die Größe und damit die maximal zu erreichenden Energien unterscheiden sich.
Für weitere Details sei auf \cite{Po05,HoKr02,JaLa04} verwiesen.

%\begin{figure}
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%\includegraphics[width=0.7\textwidth]{schematischerAufbau.png}
%\caption[Der detailierte Aufbau einer medizinischen Strahlenkanone. \cite{JaLa04}]{Der sequentielle Aufbau einer Strahlungsbehandlung \cite{JaLa04}. Die Mikrowellenquelle bestimmt u.a., zu welchen Energien man den Linearbeschleuniger hochfahren kann. Patientenspezifische Bauteile (z.B. um den Strahlengang zu beeinflussen) wurden nicht mit aufgezeichnet. Der Bending Magnet kommt nur dann zum Einsatz, wenn die Beschleunigung umgelenkt werden muss, was in Abb. \ref{fig:prinzipiellerAufbau} nicht passiert.}
%\label{fig:schematischerAufbau}
%\end{figure}






